Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Computer Graphics: Shader Computer Graphics Shader.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "Computer Graphics: Shader Computer Graphics Shader."—  Präsentation transkript:

1 Computer Graphics: Shader Computer Graphics Shader

2 Computer Graphics: Shader 2 Inhalt Pipeline –Memory Resources –Input-Assembler –Vertex-Shader –Geometry-Shader & Stream-Output –Rasterizer –Pixel-Shader –Output-Merger Texturen –Mipmaps –Koordinaten –Filtering 3D Räume –Object Space –World Space –View Space –Projection Space –Screen Space Shader –Beispiel

3 Computer Graphics: Shader 3 Pipeline Drei programmierbare Stufen –Vertex-Shader –Geometry-Shader –Pixel-Shader Alle anderen Stufen sind nur über Zustände einstellbar Quelle: [DX07]

4 Computer Graphics: Shader 4 Memory Resources Symbolisiert den Arbeitsspeicher der Grafikkarte Ressourcen: –Vertex Buffer –Index Buffer –Texturen –Shaderkonstanten –Stateblocks –... Stateblocks werden unterteilt in: –Rasterizer States –Depth-Stencil States –Sampler States –Blend States Quelle: [DX07]

5 Computer Graphics: Shader 5 Input-Assembler Liest Daten aus einem Index Buffer und ein oder mehreren Vertex Buffern Setzt die gelesenen Daten zu Primitiven zusammen (assemble): –Linien –Dreiecken –... Fügt systemgenerierte Daten hinzu, z.B. Vertex ID Gibt die Daten an die Pipeline weiter Quelle: [DX07]

6 Computer Graphics: Shader 6 Vertex-Shader Bearbeitet die vom Input Assembler übergebenen Vertices Daraus folgt, dass der Vertex-Shader für jeden Vertex einmal ausgeführt wird Zu den Aufgaben gehören: –Transformation der Position –Bearbeitung der Texturkoordinaten –Per Vertex Lichtberechnungen –Displacement Mapping –... Quelle: [DX07]

7 Computer Graphics: Shader 7 Geometry-Shader & Stream-Output Bearbeitet die vom Vertex-Shader ausgegebenen Vertices, die zu Primitiven zusammengesetzt werden Der Geometry-Shader wird für jedes Primitiv (Linie, Dreieck,...) einmal ausgeführt Der Geometry-Shader kann Geometrie hinzufügen bzw. aus der Pipeline entfernen (limited geometry amplification und de-amplification) Über den Stream-Output können Geometrie Daten in die Memory Resources geschrieben werden –Diese Vorgang unterbricht nicht die Pipeline, sondern findet parallel dazu statt Quelle: [DX07]

8 Computer Graphics: Shader 8 Rasterizer Zuständig für Clipping Abbilden auf den Viewport Rasterung in Pixel Interpolation der Vertex Daten Reicht die interpolierten Daten an den Pixel-Shader weiter Quelle: [DX07]

9 Computer Graphics: Shader 9 Pixel-Shader Bearbeitet die vom Rasterizer übergebenen Pixel Der Pixel-Shader wird für jeden Pixel einmal ausgeführt Zu den Aufgaben gehören: –Color Transformationen –Per Pixel Lichtberechnungen –Texturen samplen –Bump Mapping –Evtl. Tiefenwert bearbeiten –... Quelle: [DX07]

10 Computer Graphics: Shader 10 Output-Merger Kombiniert die vom Pixel-Shader ausgegebenen Farben mit den bereits vorhanden Farben des Buffers (Blending) Schreibt den neuen Wert auf den Buffer Quelle: [DX07]

11 Computer Graphics: Shader 11 Texturen Ansammlung von Texel Ein Texel bildet die kleinste Einheit einer Textur –Besteht aus 1 bis 4 Komponenten (je nach Format: RGBA, R, GR,...) Texturen können im Shader beliebig oft gelesen (fetch oder sample) werden Es existieren vier verschiedene Textur-Typen: –1D-Texturen –2D-Texturen –3D-Texturen (Volumetextures) –Cubemaps

12 Computer Graphics: Shader 12 Mipmaps Stammt aus dem lateinischen multum in parvo, bedeutet übersetzt soviel wie Viel in Kleinem Bilden eine Anreihung von Texturen, bei der jede Folgetextur immer das gleiche Bild repräsentiert Mit jedem neuen Mipmap-Level wird die Auflösung der Textur halbiert Die Grafikkarte kann feststellen welcher Mipmap-Level die nächste Auflösung zur gewünschten Ausgabe besitzt Verringert Aliasing und erhöht damit die Bildqualität Erhöhter Speicherverbrauch

13 Computer Graphics: Shader 13 Texturkoordinaten Zum Adressieren einer Textur werden je nach Typ 1 bis 3 Koordinaten benötigt Die Koordinaten werden meistens als u, v und w bezeichnet Linear adressiert von: –0 bis 1 bei 1D-Texturen –(0, 0) bis (1, 1) bei 2D-Texturen –(0, 0, 0) bis (1, 1, 1) bei 3D-Texturen Unterschied zwischen DX9 und DX10 in der Adressierung. Unter DX10 befindet sich der erste Texel auf der Koordinate (0, 0) Quelle: [DX07] Quelle: [AMD07]

14 Computer Graphics: Shader 14 Filtering In den meisten Fällen wird die Textur beim Lesen magnified oder minified Magnification: Mehrere Pixel werden auf einen Texel abgebildet –Ergebnis ist grob –Lösung durch Linear- bzw. Bilinear-Filtering Minification: Ein einzelner Pixel wird auf mehrere Texel abgebildet –Ergebnis besitzt starkes Aliasing –Lösung durch Mipmap-Filtering Quelle: [DX07]

15 Computer Graphics: Shader 15 3D Räume Object Space World Space View Space Projection Space Screen Space

16 Computer Graphics: Shader 16 Object Space & World Space Object Space –Oft Model Space genannt –Wird bevorzugt zur Erstellung der Objekte verwendet –Objekt wird um den Nullpunkt erstellt, dadurch können Transformationen (z.B. Rotation) leichter ausgeführt werden World Space –Raum den sich alle Objekte teilen Modelle Licht Kamera...

17 Computer Graphics: Shader 17 View Space Auch oft Camera Space genannt Bestimmt die äußeren Kameraeinstellungen –Position und Ausrichtung Die Kamera bildet den Ursprung im View Space Die Ausrichtung der Kamera bildet die z-Achse des View Space Quelle: [DX07] World SpaceView Space

18 Computer Graphics: Shader 18 Projection Space & Screen Space Bestimmt die inneren Kameraeinstellungen –Field of View, Near Clip Plane und Far Clip Plane Führt eine perspektivische Transformation bzw. Projektion aus –Objekte näher an der Kamera erscheinen größer als weiter entfernte Objekte –Objekte werden anhand ihrer Entfernung zur Kamera (z-Wert im View Space) transformiert View Frustum wird auf einen Einheitswürfel abgebildet –In diesem besitzen alle sichtbaren Objekte: x- und y-Werte zwischen -1 und +1 z-Werte zwischen 0 und 1 Screen Space –Bestimmt die Position auf dem Frame Buffer –Die linke, obere Ecke bildet den Ursprung mit der Koordinate (0, 0) –Der letzte Punkt im Raum wird durch Koordinate (w-1, h-1) definiert, wobei w die Breite des Frame Buffers und h die Höhe des Frame Buffers (in Pixel) angibt –Positive x-Achse verläuft nach rechts –Positive y-Achse verläuft nach unten

19 Computer Graphics: Shader 19 Shader Eingabedaten werden in zwei Kategorien unterteilt: –Varying Inputs: Variieren für jeden Vertex bzw. Pixel Per Vertex Daten: Position, Normale, Texturkoordinaten,... Per Pixel Daten: Texturkoordinaten, Normale,... Werden über spezielle Eingaberegister an den Shader übergeben –Uniform Inputs: Sind für alle Vektoren, Pixel und Primitive gleich und variieren beim Durchlaufen der Pipeline nicht Shaderkonstanten –Lichtposition –Kameraposition –Transformationsmatrizen –... Texturen Ausgabedaten werden über spezielle Ausgaberegister an die Pipeline weitergegeben

20 Computer Graphics: Shader 20 Beispiel

21 Computer Graphics: Shader 21 Quellen [DX07] Direct X Documentation 2007 [AMD07] Harnessing the Power of DirectX 10


Herunterladen ppt "Computer Graphics: Shader Computer Graphics Shader."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen